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NCP1207电路的工作原理解析

【摘要】:NCP1207由EMI低通滤波保护电路、单相电压整流滤波电路、AC/DC转换电路、输出滤波整流电路、取样反馈控制电路和恒流恒压控制电路组成。IC1的8脚直接接到整流后的直流高压线上,向IC1内部电路提供在启动时所需的电能,使电路进入工作状态。图3-2是NCP1207引脚图。

NCP1207由EMI低通滤波保护电路、单相电压整流滤波电路、AC/DC转换电路、输出滤波整流电路、取样反馈控制电路和恒流恒压控制电路组成。由于电路开关具有ZVS软启动,恒功率输出,电源被用在笔记本电脑、离线式蓄电池电器、DVD播放机、机顶盒电源、LED背光源等消费类电器。又由于具有ZVS软启动、抗干扰能力强、功耗低、效率高也被用于国防军事各领域。图3-1是它的电路原理图,其工作原理如下:

1.低通滤波保护电路

低通滤波是滤除10MHz以下的电磁干扰信号和大于10MHz低于30MHz的射频信号,更多的是低频噪声信号,这种信号对电子设备来说它的危害是最大的,如传导干扰,不但是外部设备噪声传入电源,干扰破坏电源正常工作,而且电源的噪声也会通过输入电源的电线向外部传出电源本身的噪声,形成交叉干扰。一台良好的电子设备既不受周围电磁噪声的影响,也不产生对周围干扰的噪声电磁波。图3-1电路会有两级复合式抗电磁干扰的滤波电路,它滤除噪声的效果最佳,电磁兼容性EMC最好。所谓保护电路主要是输入过电压保护和温度过热保护,具体指哪些元件,前面很多章节已经叙述,这里不再重复。

2.电源启动和NCP1207的供电电路

NCP1207具有动态自动供电的功能,该功能使电路处在保护关闭输出而又不“死机”最优点,它不要另外人工启动,也不消耗过多功率。IC1的8脚直接接到整流后的直流高压线上,向IC1内部电路提供在启动时所需的电能,使电路进入工作状态。为了减小IC1在启动时的功耗,提高电路的可靠性电阻R8用来减小启动电流C9是接在IC18脚的旁路电容。图3-2是NCP1207引脚图。

当输出电流增大时,开关管MOSFET的漏极电流上升,也使电流在R11上的压降上升,电容C8保证IC1的供电不会影响它的工作。变压器TR的反馈绕组LF的电压,经VD2整流、C8滤波、R10限流,输出直流电压VF,但VF是随着输出功率的变化而变化的,为了保证IC1的工作安全,必须使VCC脚的电压稳定在12V左右,因此由R20、VT2、VS1组成的稳压电路,才使IC1稳定工作得以实现。电阻R19R18、场效应晶体管VT3是电源短路保护电路,当电源输出发生过电流或短路时,输出电压降低或为零,使IC2发光二极管亮度增大,

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图3-1 ZVS软启动NCP12O7LED驱动开关电源

IC2的接收晶体管的集电极电流跟随上升,电流使R18的压降上升,场效应晶体管VT3导通,此时VT2截止,使IC1的6脚因电压而停止工作,起到过电流或短路故障保护作用。尽可能地减小电阻R19R18的阻值,降低电路处在保护期间的功耗。

3.驱动电路

为了增强VT1的驱动能力,电路设置了由VT5、VT6并联的“图腾柱”电路,两只晶体管的发射极分别接电阻R15R16,再连接到栅极,其作用是加速MOSFET的开关速度,降低由于开关管的“开”和“关”所产生的EMI干扰。

4.变压器磁心去磁电路

变压器是由于交变的磁场将电能向外传递的,每次产磁和放磁的过程就是电能转换,要得到最大的转换效率,必须使变压器的剩磁得到完全地释放,要达到这一目的,变压器磁心要去磁,而去磁的要点是保证变换电路的切换点在电磁波的谷点。R9R11R17C10就是电磁波谷点切换电路。改变R9R11R17的阻值,可改变控制电磁波谷点,也是改变1脚的电压高低。如果1脚的电压值调整到合理的点上,就能保证电磁波谷点切换,使变压器磁心去磁顺利实现。另外,还可以改变旁路电容C10的容量,同样可以达到理想的目的。如果C10的容量增大,则电路充电时间加长,波谷切换延长,反之则缩短,它也是实现ZVS软开关的关键元件。R3R4C4及VD1是网络吸收回路。VD3为变压器反馈绕组的放电提供通路。

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图3-2 NCP1207引脚排列

1—磁心复位检测和过电流保护 2—峰值电流保护 3—电流采样 4—电流检测输入端 5—驱动脉冲输出 6—IC电源供应端 7—空脚 8—高压输入端

5.输出整流滤波和恒功率输出电路

VD4、VD3C15C16L2C17组成π型滤波电路。R21C14是阻容吸收回路,降低输出电压的纹波,减少二极管在截止时间残留在PN结上的电子反向流入。CZU是铁氧体磁珠,吸收开关噪声。R26R27是分压取样电阻,三端稳压器输出电压Vo2R26R27分压取得采样电压VA,此电压加到IC5A的同相输入端3脚上,由IC3产生的2.5V基准电压输入到IC5A的2脚,经VAVREF比较后,输出差值信号,通过R35、IC2的发光二极管转换为电流信号,进而控制光耦合器中的接收晶体管电流,控制占空比的变化,使输出电压Vo保持不变,实现恒电压功能。R25是IC3的限流电阻,IC3的工作电流限制在5.5mA。R25=978-7-111-49915-2-Chapter03-3.jpg=2.18kΩ,取2.2kΩ。

IC5B是电流控制回路的电压比较器,它的同相输入端接电流检测电阻R22,反向接到分压电阻R32R33之间,它的输出电压通过VD8,向IC5A的正向端输出电流信号,促使IC5A按IC5B的信号指令对IC2进行控制,同样使电路处在恒流状态。另一路通过R30加到VT3的基极,同样使VT3导通。意味着R27R28并联,这样改变了输出反馈电阻取样,使输出电流的变化调整IC2光耦合的强弱,同样使输出电流保持不变。电解电容C23C25防止VT3和IC5B产生误动作,起着延时作用。电路具有双回路恒流控制,恒功率输出效果明显。